全國中小學科展

第64屆--民國113年

動物植物間的攻防大戰--生物抑制劑探究

10%的芒草醋液、芒草灰燼淬取液對紋白蝶幼蟲和果實蠅成蟲的致死率高達90%以上。5%的芒草醋液和芒草灰燼液對已發芽的大花咸豐草和稗草生長抑制率高達90%以上。芒草醋液對外來入侵昆蟲生長具明顯抑制作用。芒草醋液可提升水稻產量達13.8%,提升玉米產量達15.5%。真菌細胞的細胞壁和所有昆蟲的體表,都是幾丁質構成,都會被醋酸和芒草醋液等有機酸溶液破壞。芒草灰燼,可避免蝸牛爬入取食蔬果。芒草醋液的成分物質主要有丙醛、乙醇、甲酸、苯酚。丙醛和乙醇對動植物生長影響不大,2.5%的甲酸+苯酚可達到對紋白蝶幼蟲和東方果實蠅成蟲100%致死率。甲酸和乙酸,可破壞幾丁質,讓苯酚進入蟲體而致死,故甲酸和苯酚互為協同劑。芒草醋液為非常有效的純天然生物農藥。

魔法變變變!把吃剩的米飯恢復原狀

本研究對米飯復熱後性質進行探究,我們先進行問卷調查,作為實驗設計的參考。我們以臺東的關山米來做為復熱實驗的研究對象,並以第三屆臺灣稻米品質競賽的冠軍池上米來當實驗參照組,將已經通過專家驗證的米飯,跟我們的實驗數據做比對。 我們針對米飯保存時的溫度、時間;復熱時所使用的容器、復熱設備等變因進行探究,結果顯示:將米飯用保鮮膜包覆冷凍保存,以陶瓷容器盛裝、以微波爐復熱,米粒的長度、透光度、黏性和彈性都會非常接近冠軍米的數據。 最後,我們將最佳化方法復熱的關山米,與當餐煮的冠軍米提供給同學試吃進行忙測,高達52%的學生覺得復熱後的關山米比當餐煮的冠軍米還好吃!這套米飯復熱的方法簡單方便,已達到我們的研究目的。

「植」彩堆「蝶」,紙色迷人

本研究探討將蔬果粉調製成染劑,染印到紙張中,製成蔬果畫紙,使其變成趣味科學玩具,透過玩中學的方式,提升同學們的學習動力。 為了將顏色科學化的呈現,特別研製一套色彩鑑定方式進行後續實驗。對於要染印的紙張選擇,從吸水效果、暈開程度、烘乾後捲曲度、著色效果、顯色效果,以及保色效果等面向,綜合評估後紙張選用最符合條件的達文西設計紙。 最後染劑的調製,以濃度、浸泡時間、保色、複合蔬果配方等進行探究下,發現染劑以蝶豆花粉為基底,混合薑黃粉、甜菜根粉、藍莓粉與桑葚粉,配置成濃度2%,並加入濃度5%鹽水強化保色效果與濃度3%維他命C水強化色彩飽和度,浸泡1小時再低溫烘乾,可產生最多種的顏色變化。

蛋說無妨,殼以實驗—以蛋殼作為反應器合成奈米粒子探討

蛋殼膜為一種常見生物物質,其組織具有多孔性、親疏水性等,可以選擇性吸附特定分子,或作為控制顆粒進出的半透膜。我們先將蛋殼透過雞蛋開孔器製成蛋殼容器,在蛋殼氣室端上挖了一個小孔並不破壞蛋殼膜,製成蛋殼反應器,蛋殼內外各放置不同反應溶液,使內外溶液反應物能隔著蛋殼膜產生交互反應。 我們利用蛋殼反應器去探討多侖試劑和本氏液與葡萄糖的反應,發現相較於兩溶液直接混合接觸反應,利用蛋殼膜分隔的作用可以避免反應太過劇烈,可成功生成較穩定的奈米粒子,而這些奈米粒子據推測極可能是奈米銀和奈米氧化亞銅粒子。我們也探討蛋殼膜離子滲透,分析變化現象。 我們希望蛋殼反應器的研究,未來能運用到蛋膜材料或奈米材料的發展。

第一電池-探討利用地衣共生真菌與藻類建構長效微生物電池之可行性

本研究旨在探討如何利用地衣共生藻類與共生真菌天然的互利性來建構長效的微生物電池,此實驗將培養出的地衣共生真菌與藻類利用海藻酸鈉(SA)進行固化,並進一步製成不須添加質子交換膜的晶球地衣電池,並觀察其發電量。經觀察,本研究之地衣電池電壓高峰為0.497V,且目前已維持運作1038小時,電壓仍有0.3 V。由上述可知,利用海藻酸鈉固化之方式能製作出穩定且高效能的地衣電池;而地衣取自於自然環境,亦不需添加質子交換膜,故對成本低廉且環境友善成本低廉,符合永續發展目標(SDGs)中的目標七:確保所有的人都可取得負擔的起、可靠、永續及現代的能源。期許未來能夠發展為具備實用性且低成本的綠色能源。

來電不來電

本作啟發自線上的影片「Can you solve the giant iron riddle?」,內容是在有外觀無法辨認的4顆有電與4個沒電的電池中,在一次只能取2顆電池測試的限制下,以最少的次數找到2顆有電電池的方法,結論是以分組的方式進行測試會有較佳的結果。本作先驗證影片的方法有效後再進行推廣,得到找出2顆有電電池較佳的方法為分組法或直接取法。再嘗試推廣至取3顆電池的情形,發現除了分組法與直接取法外,還可使用「X2Y1循環檢查法」。最後改良「X2Y1循環檢查法」後,不但可以有系統地測試所有可能的情形以外,能更有效地減少測試次數,提高尋找有電電池組的效率。

隔空點穴--使用ChatGPT與手掌辨識實現穴位保健之研究

本研究開發一套結合ChatGPT4.0和手掌辨識技術的虛擬保健助理系統,用於實現穴位按摩的自我保健。第一步:文獻分析依《刺灸新法》和《針灸科學》作為穴位依據,設計一系列提示詞(Prompt),在多次實驗中,提示詞Prompt E(基礎框架結合COT與RAG)的準確率達到91.1%,精確率和召回率分別為100%和91.1%,也大幅降低幻覺現象。第二步:設計穴道定位演算法標示穴道位置,並邀請兩位中醫師協助檢視,提出建議與修正,使修正後的程式能夠準確標示穴位。此系統具備低成本、易推廣和普及中醫知識的潛力,可在各種場所設置,提供即時的穴位按摩建議。未來將優化提示詞設計、比較不同語言模型的精確度,並開發其他部位的穴位辨識系統,以提高自我保健的便利性和準確性。

「濃」情「雨」意_ 濃積雲與大埔里地區午後雷陣雨之探討

我們依雨量多寡將大埔里地區午後雷陣雨分作Ⅰ型(達大雨標準)、Ⅱ型(10mm<雨量<大雨)、Ⅲ型雨量<10mm),研究成果如下:(1)導致三種降雨類型的熱對流形態並不相同。(2)因風場的不同熱對流可能發生滯留或「堆疊」現象。(3)若濃積雲穩定快速發展,則午後雷陣雨會來得比較早。(4)可由氣溫的反轉(下降)點來判斷厚濃積雲發展情況。(5)降雨前氣溫愈高且維持愈久,愈可能帶來較大的雨勢。(6)濃積雲-RVD或強熱對流的包夾作用預測下雨的成效非常好。(7)可藉由觀察第三象限濃積雲-RVD發展情況來判斷埔里是否會發生午後雷陣雨。(8)可由淺山帶熱對流「集-水黃金三角」來預估核心區是否會發生劇烈降雨。

解黏去縛—探究蛋白質的結著與降解

本研究從文獻中選出十種物質,測定其蛋白質的含量,選取其中含量最多的4種蛋白質萃取液,進行其黏性、承載拉力及解離效果的比較實驗。 在「蛋白質萃取液」的黏性實驗中,以加入酸性物質,比例為「3:1」、加入鹼性物質,比例為「10:1」、加入有機溶劑,比例為「1:1」、溫度在「50°C」的條件下,其黏性的強弱,為虱目魚皮魚鱗>豬皮>脫脂奶粉>全脂奶粉。 用相同於黏性的實驗條件,在黏性承載拉力實驗中,其黏性承載拉力大小,為虱目魚皮魚鱗>豬皮>脫脂奶粉>全脂奶粉。 用相同於黏性的實驗條件,在解離效果的實驗中,以浸泡在溫度「50°C」的水中,其解離效果,為全脂奶粉>脫脂奶粉>豬皮>虱目魚皮魚鱗。

西洋棋反作弊系統實作

本研究主要是為了提升在線上西洋棋網站中對弈的公平性,希望可以用自動化的模型幫我們抓出作弊者。 首先我們需要將棋局PGN檔先預處理成訓練要用的模式,接下來將分成兩組實驗進行:一是用每步著法及時間放入深度學習網路製作模型,二是以子力停留位置製作的熱圖配合卷積神經網路製作。 研究結果顯示,使用深度學習的模型判斷結果比用卷積神經網路的模型還準確一些,而使用卷積神經網路的模型中,我們發現加入子力權重的模型會比沒有加入的準確一些,但是還是比不上深度學習的模型。